Сборник тезисов 9-ой Международной научной конференции «современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЭКРАНИРОВКИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
жүктеу/скачать 11,53 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- , Т.С. Рамазанов 1 , Г. Роепке 2 , Х. Рейнхольц 2
- ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУМЕРНОЙ ЮКАВА СИСТЕМЫ, ВОЗМУЩЕННЫХ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ А.Ж. Габдулин, Т.С. Рамазанов, Ж.А. Молдабеков
- РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ» Е.Ерланулы
- РЕВЕРСИВНОЕ ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В МАГНИТНОМ ПОЛЕ А.Р.Абдрахманов, М.К.Досболаев, Т.С.Рамазанов
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЭКРАНИРОВКИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕИДЕАЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ Е.О. Шаленов 1 , К.Н. Джумагулова 1 , Т.С. Рамазанов 1 , Г. Роепке 2 , Х. Рейнхольц 2 1 Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, НИИЭТФ, Алматы, Казахстан 2 Университет Росток, Институт Физика, Росток, Германия В данной работе исследуются оптические свойства неидеальной плазмы на основе динами- ческих потенциалов. Была рассмотрена плотная частично ионизованная ксеноновая плазма, состоящая из электронов, ионов и атомов. В работах [1-2] были представлены поляризаци- онные потенциалы взаимодействия между электрон-атомом и электрон-электроном (ионом), учитывающие статическую экранировку Дебая-Хюккеля и эффект дифракции. В работе [3] был предложен способ учета динамической экранировки, который сводится к замене стати- ческого радиуса Дебая на некоторый эффективный, учитывающий динамическую экрани- ровку. Тогда потенциалы [1-2] с учетом динамической экранировки перепишутся, они были описаны в работах [4-5]. Все упомянутые потенциалы имеют ограничение в значениях ра- диуса Дебая: 2 D r . Если 2 D r , тогда потенциалы перепишутся в следующем виде: 2 ( ) sin ei K r ei ei ei e r e M r r C , (1) 2 2 2 2 2 2 4 2 ( ) 1 sin arctan 1 ea p K r ea ea ea ea ea ea ea e M r r e K r M r M r K r r C , (2) где 2 2 2 0 4 / 1 ea ea C r , 0 2 / 1 2 ea ea ea r K , 0 2 / 1 2 ea ea ea r M , 1/2 2 2 1 o D Th r r , - относительная скорость сталкивающихся частиц, Тh - тепловая скорость частиц систе- мы. Если условие 2 D r , тогда потенциалы имеют следующий вид: 2 2 ( ) 2 ei r ei ei e r e , (3) 2 2 2 ( ) 8 ea r p ea ea e r e . (4) В данной работе на основе эффективных потенциалов взаимодействия частиц были рас- считаны фазовые сдвиги на основе метода фазовых функций. Фазы рассеяния, полученные из уравнения Калоджеро, позволяют рассчитать транспортные сечения рассеяния электрона на ионе (атоме). На основе полученных транспортных сечений была вычислена частота столкновений частиц. После этого была рассчитана диэлектрическая проницаемость с ис- пользованием обобщенного уравнения Друде-Лоренца[6]: 2 ( ) 1 p i , (5) 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 77 которая в свою очередь дает возможность проанализировать коэффициенты преломления и отражения [7]. 0 20 40 60 80 100 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 reflectivity R incident angle L =1024 nm Experiment Norman Static, Born Dynamic, Born Рисунок 1– Коэффициентотраженияволны сs-поляризацией и с p-поляризацией при различных углах падения на длине волны 1064 нм.Полученные данные были сравнены с экспериментальными [7] и теоретическими [8] результатами. Данная работа была выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и образова- ния Республики Казахстан в рамках Гранта №3102/ГФ4. Литература [1] T.S. Ramazanov, K.N. Dzhumagulova and Y.A. Omarbakiyeva, Phys.Plasmas 12 (2005) 092702. [2] T.S. Ramazanov and K.N. Dzhumagulova, Phys.Plasmas 9 (2002) 3758. [3] K.N. Dzhumagulova, E.O. Shalenov, G.L. Gabdullina, Phys.Plasmas 20 (2013) 042702. [4] K.N. Dzhumagulova, E.O. Shalenov, T.S. Ramazanov, G.L. Gabdullina, Contr. Plasma Phys 55 (2014) 230-235. [5] K.N. Dzhumagulova, E.O. Shalenov, T.S. Ramazanov, Phys. Plasmas 22 (2015) 082122. [6] H. Reinholz, Ann. Phys. Fr. 30 (2005) 1. [7] Yu.B. Zaporoghets, Y.A. Omarbakiyeva, H. Reinholz, G. Röpke, V.B. Mintsev, V.K. Gryaznov, Contr. Plasma Phys. 56 (2016) 467. [8] G. Norman, I. Saitov, V. Stegailov and P. Zhilyaev, Contrib. Plasma Phys. 53 (2013) 300. The 9 th International Conference «Modern achievements of physics and fundamental physical education» October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty ______________________________________________________________________________________________________ 78 ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУМЕРНОЙ ЮКАВА СИСТЕМЫ, ВОЗМУЩЕННЫХ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ А.Ж. Габдулин, Т.С. Рамазанов, Ж.А. Молдабеков КазНУ, Алматы, Казахстан *ayat_94@mail.ru В данной работе мы исследуем влияние дополнительного слабого диполь-дипольного взаи- модействия на динамические свойства в системе заряженных частиц, где потенциал взаимо- действия имеет экранированный характер типа потенциала Юкава. В исследованиях мы ис- пользовали метод молекулярной динамики двумерной заряженной пылевой системы, учиты- вающая эффект индуцированного дипольного момента пылевых частиц. Как известно, в га- зовом разряде пылевые частицы и фокусированное ионное облако можно рассматривать как одно соединение с ненулевым дипольным моментом [1, 2]. Были построены автокорреляци- онные функции скоростей частиц (АКФ) для исследования динамических свойств системы. Не монотонный характер АКФ частиц указывает на присутствие колебаний плотности в сис- теме. Частоту продольных колебаний мы определили при помощи Фурье образа АКФ, так как пик спектра АКФ при частотах ближе к плазменной частоте соответствует продольным колебаниям. Было найдено, что в двумерной Юкава жидкости частота продольных колеба- ний частиц становится чувствительным к изменениям параметра связи, если даже существу- ет слабое дополнительное диполь-дипольное взаимодействие между частицами. Взаимодей- ствие между частицами, расположенными в одном горизонтальном слое было принято в сле- дующем виде [3,4]: 2 2 3 = exp( ) (1 ) exp( ) S S S Q d Rk Rk Rk R R , здесь S k - параметр экранирования, Q - заряд пылевой частицы, и d - дипольный момент пылевой частицы. Как видно потенциал взаимодействия (1) дает более сильное отталкивание между пылевыми частицами, чем потенциал Юкава. [1]. T.S. Ramazanov et al., Phys. Plasmas 18, 103705 (2011). [2]. G. I. Sukhinin and A. V. Fedoseev, Phys. Rev. E 81, 016402 (2010). [3]. T. S. Ramaznov, Zh. A. Moldabekov, A. Zh. Gabdulin, IEEE Transaction on Plasma Science43,4187(2016) [4]. T.S. Ramazanov, A.Zh. Gabdulin, and Zh. A. Moldabekov, Contrib. Plasma Phys.56,391- 396(2016) 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 79 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ» Е.Ерланулы 1,2 , Н.Б.Кенжебаев 1,2 , Т.Т.Данияров 1 , М.К.Досболаев 1,3 , Т.С.Рамазанов 3 , М.Т.Габдуллин 3 1 КазНУ им. аль-Фараби, Научно-технологический парк 2 Институт прикладных наук и информационных технологий 3 КазНУ им. аль-Фараби, ННЛОТ, Алматы, Казахстан Как мы знаем, одной из важных частей курса физики является изучение электрических и электромагнитных явлений. Один из методов обучения – лабораторные и практические заня- тия, где ученики могут экспериментально убедиться в справедливости физических законов, закрепить на практике теоретические знания, подробно ознакомиться с различными измери- тельными приборами, устройствами и принципами их работы [1,2]. Одной изважных задач курса «Электричество и магнетизм» является визуализация процессов, то есть получение вольт-амперной характеристики (ВАХ) различных элементов (радиоэлементов) электрической цепи. Для проведения лабораторных занятий с помощью информационных технологий на базе Научно-технологического парка КазНУ им. аль-Фараби был разработан аппаратно- программный комплекс [3]. АПК – это комплексное решение для задач, связанных с прове- дением лабораторных работ по курсу «Электричество и магнетизм», визуализацией процес- сов, а также хранением, обработкой и анализом полученных данных. В данной работе рассматривается получение экспериментальных данных аппаратно- программного комплекса в персональном компьютере, то есть в созданную программу и об- рабатывание полученных данных в программе. Для этого нужно измерить силу тока и на- пряжение одновременно. Прибор, измеряющий силу тока и напряжение, должен менять на- пряжение от U min до U max (например от 0В до 12В) с шагом ΔU и снимать показание силы то- ка. Полученные табличные данные должны быть переданы через USB кабель на персональ- ный компьютер в созданную программу. Данный процесс проводится с помощью микрокон- троллера (МК). Как известно, МК представляет собой цифровую микросхему и работает с максималь- ным напряжением в 5В, то есть МК на выходе может дать только 0В или 5В. Для того, чтобы получить аналоговое переменное напряжение используется аппаратная шина ЦАП (цифро- вой аналоговый преобразователь). Она преобразует двоичный цифровой сигнал в аналого- вый (например 0110011010 в 2.486 В). Важной характеристикой ЦАП является его разряд- ность. В данном аппарате разрядность ЦАП-а составляет 8 бит, то есть напряжение делится на 2 8 = 256 шагов. Таким образом, можно получить напряжение от 0В до 5 В с шагом 19.53мВ (5В/256). Вследствие того, что максимальное напряжение на выходы МК равно 5В и максималь- ная сила тока –20 мА являются недостаточными для измерения ВАХ радиоэлементов, необ- ходим более мощным источник для питания радиоэлемента.Для этой цели используются по- лярные транзисторы (MOSFET), которыми можно управлять МК и получать необходимое напряжение. МК не может напрямую измерять силу тока, он может измерять только напряжение. Для того, чтобы измерить силу тока необходимо перевести измеренное напряжение в силу тока с помощью шунта. Шунт является простейшим преобразователем силы тока в напряжение. Он представляет собой простой резистор, который имеет малое сопротивление. Если известно сопротивление шунта, легко можно вычислить силу тока с помощью закона Ома I=U/R. The 9 th Interna achievements ____________ Прин теля) пре ATMEGA точно для Подк (transmitte Данн ния перед граммное данные, ст Инт ной прогр нажатием ational Confere of physics and f _____________ нципиальна едставлена A16. МК раб использов Ри ключение М er) которые ые напряж дает в ком обеспечен троит граф терфейс со раммы дов кнопки «П Рисунок 2 ence «Modern fundamental ph _____________ ая схема из на рису ботает с ча вания его в исунок 1 – МК к ком е подключа жения и сил пьютер. Д ние на ОС ики, прово озданной п ольное про Пуск» прогр 2 – Интерф hysical educatio _____________ змерительн унке 1. Г астотой 4 М измерител Принципи мпьютеру аются к USB лы тока М Для обработ Windows, одит измере программы остое. Сна рамма дает фейс програ on» _____________ 80 ного прибор лавной ко МГц и флеш льных целях иальная схе осуществл B кабелю. К сохраняе тки и прие которое по ения и т.д. представл ачала подк т сигнал \ а аммы для о October , _____________ ра силы то омпонентой ш-памятью х. ема измерит ляется чер ет в массив ема этих д олностью у лен на рису лючается U аппарату и н обработки э 12-14, 2016, K ____________ ока и напря й этой сх ю на 16 кБ. тельного п рез порты ве и после данных бы управляет унке 2. Ис USB кабел начинается эксперимен Kazakhstan, Alm _____________ яжения (пр хемы явля Этого впо прибора Rx (recei е завершени ыло разрабо аппаратом спользован ль к аппар я измерени нтальных д maty ________ еобразова- яется МК олне доста- ver) и Tx ия измере- отано про- м, получает ие создан- ату. Далее ие ВАХ. данных - К - x - - т - е 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 81 После получения экспериментальных данных они отображаются в левой части экрана. Далее эти данные можно сохранить в виде файлов ORIGIN или EXCEL, либо построить ВАХ в самой программе при помощи кнопки «Построить ВАХ». Данная работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Респуб- лики Казахстан в рамках гранта 4396/ГФ4. 1. X1. Cleborne D. Maddux, Information Technology in Education: The Need for Skepticism//International Journal of Technology in Teaching and Learning, 5(2), 182-190. 2009. 2. F Mikre, The Roles of Information Communication Technologies in Education: Review Article with Emphasis to the Computer and Internet// Ethiopian Journal of Education and Sciences. ISSN: 1998-8907 3. Ye.Yerlanuly, N. Kenzhebaev, T. Daniyarov, M. Dosbolaev, T. Ramazanov, M. Gabdullin, Hardware-software complex in educational process on the course “Electricity and Magnetism” //Advances in Computer Science – 2015 – Vol.35 – P175-176. РЕВЕРСИВНОЕ ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В МАГНИТНОМ ПОЛЕ А.Р.Абдрахманов, М.К.Досболаев, Т.С.Рамазанов КазНУ им. аль-Фараби, НИИЭТФ, Алматы, пр. аль-Фараби, 71, 050040, Казахстан Начало активных экспериментальных исследований в области пылевой плазмы относится к 1994 году, когда появились первые сообщения о создании такой системы в лаборатории. До этого момента интерес к пылевой плазме был связан с ее появлением при травлении инте- гральных микросхем, а также с изучением космических пылевых образований [1]. С тех пор появились многочисленные публикации относительно экспериментов с пылевой плазмой и попыток теоретического описания наблюдаемых явлений. К числу этих явлений относятся левитация частиц и формирование упорядоченных структур, подобных кристаллическим. Для исследования природы пылевой плазмы можно изучать отклик системы на различ- ные внешние воздействия. Такими воздействиями в экспериментах служат: воздействие лу- чом лазера, термическое, гравитационное (наклон разрядной трубки), наложенное магнитное поле и др. В ряде работ [2,3] сообщалось о вращении пылевой структуры в магнитном поле, на- правленном параллельно оси разрядной трубки. Эксперимент, проведенный в нашей лабора- тории, обнаружил такое вращение в стратифицированном разряде. Целью настоящей работы является детальное изучение вращения пылевой структуры в стратах тлеющего разряда в продольном магнитном поле.В настоящей работе представлены количественные измерения вращения пылевых частиц, график зависимости частоты вращения от величины магнитного поля, т.е. экспериментальные подтверждения влияния магнитного поля на динамику вращательного движения пылевой частицы. Для исследования использовалась экспериментальная установка [4]. Стеклянная труб- ка, расположенная вертикально вниз, диаметром 25 мм заполнялась аргоном под давлением 0.2-0.25 Торр. Ток разряда изменялся в пределах 0.5-1.5 мА. Пылевые частицы (полидис- персный оксид алюминия с плотностью 3,95 г/см ) инжектируются в разряд при встряхива- нии металлического контейнера, расположенного в верхней части разрядной трубки. The 9 th International Conference «Modern achievements of physics and fundamental physical education» October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty ______________________________________________________________________________________________________ 82 Для получения магнитного поля, параллельного оси трубки, использовались два соле- ноида с зазором 9 см для наблюдения за структурой. В разрядной трубке установлена стек- лянная вставка для получения устойчивого стратифицированного разряда. При изменении магнитного поля страты перемещаются вдоль оси трубки и меняют форму. Для слежения за нужным сечением было решено выделить в структуре три условных слоя: нижний, средний и верхний. Исследуемое горизонтальное сечение структуры подсвечивается с помощью лазер- ного ножа и снимается на видеокамеру, расположенную над разрядной трубкой сверху. В работе обрабатывались видеозаписи трех горизонтальных слоев, сделанных при раз- личных значениях разрядного тока, давлении и магнитного поля. Обработка результатов сводилась к сравнению последовательных пар кадров и определению угла поворота частиц, а, следовательно, и их угловых скоростей. Для этого использовалось пакет VirtualDub. В результате проведенных экспериментов по исследованию влияния магнитного поля на пылевые структуры в тлеющем разряде постоянного тока были получены следующие ре- зультаты: обнаружен «эффект обратного вращения» пылевых структур; рассчитана угловая скорость вращения частиц в пылевой плазме под воздействием внешнего магнитного поля. Литература [1] Цытович В.Н. Плазменно-пылевые кристаллы, капли и облака.//УФН, 1997, Е.167, С.57-99. [2] Sato N., Uchida G., Kaneko T., Shimizu S., Iizuka S. Dynamics of Fine Particles in mag- netized plasmas//Physics of Plasmas.-2001.-V.8.№5.-P.1786-1790. [3] Дзлиева Е.С., Карасев В.Ю.,Эйхвальд А.И. Воздействие продольного магнитного поля на плазменно-пылевые структуры в стратах в тлеющем разряде // Опт.и Спектр.-2005.- Т.98. №4.-С.621-626 [4] Тасбаев Ж.Ж., Досболаев М. К., Рамазанов Т. С., Дьячков Л. Г. Экспериментальное исследование воздействия магнитного поля на плазменно-пылевые структуры в тлеющем разряде в зависимости от параметров разряда //Научно-координационная сессия "Исследова- ния неидеальной плазмы"-2011. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 83 жүктеу/скачать 11,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|